CN103529463B

CN103529463B - 一种人员落水定位装置的定位方法

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Publication number: CN103529463B
Application number: CN201310452201.0A
Authority: CN
Inventors: 杨超; 韩工; 倪旭辉; 白植湖; 周晓; 周汛; 吴鹏; 谢志聪
Original assignee: BEILUN SCIENCE AND ARTS EXPERIMENT CENTER INSTITUTE OF AUTOMATION CHINESE ACADEMY OF SCIENCES
Current assignee: BEILUN SCIENCE AND ARTS EXPERIMENT CENTER INSTITUTE OF AUTOMATION CHINESE ACADEMY OF SCIENCES
Priority date: 2013-09-27
Filing date: 2013-09-27
Publication date: 2015-07-08
Anticipated expiration: 2033-09-27
Also published as: CN103529463A

Abstract

本发明公开了一种人员落水定位装置及定位方法，包括由不导电材料制成的壳体、设于壳体内的GPS定位仪、微处理器、存储器、北斗定位单元、北斗通信单元、用于供电的充电电池和设于壳体上的电源开关、按键、显示屏和落水开关；所述微处理器分别与北斗定位单元、北斗通信单元、GPS定位仪、电源开关、显示屏、按键和存储器电连接；落水开关包括两个设于壳体后表面上的间距大于4厘米的金属片，一个金属片接地，另一个金属片和微处理器电连接。本发明具有可快速定位落水者、确认落水者当前状态、详细了解落水者信息，方便救援部门制订救援计划，提高救援效率；稳定性和可靠性好的特点。

Description

一种人员落水定位装置的定位方法

技术领域

本发明涉及海洋搜救技术领域，尤其是涉及一种可靠性和稳定性好的人员落水定位装置及定位方法。

背景技术

通常的救生装置采用GPS定位系统或AIS系统进行定位，当GPS定位系统被控制及干扰时，则搜救者搜索不到落水者，并且GPS定位系统无法传输文字数据。使用AIS系统有传输距离短的缺点。

中国专利授权公开号：CN102284152A，授权公开日2011年12月21日，公开了一种救生衣用AIS救生定位指示器，包括：柱状外壳体，其外侧壁体上设有夹衣挂钩，在外壳体的上部设有密封灯罩，灯罩内设有高亮度可控LED指示灯，在外壳体的中部设有系统控制单元，高亮度可控LED指示灯与系统控制单元的灯具供电及控制接口连接，在外壳体的下部设有高容量电池单元和VHF天线单元，VHF天线单元与系统控制单元的天线接口连接，高容量电池单元与系统控制单元的供电接口连接。该发明存在只用GPS定位系统进行定位，可靠性和稳定性差的不足。

发明内容

本发明的发明目的是为了克服现有技术中的救生装置的定位方法的可靠性和稳定性差的不足，提供了一种可靠性和稳定性好的人员落水定位装置及定位方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种人员落水定位装置，包括由不导电材料制成的壳体、设于壳体内的GPS定位仪、微处理器、存储器、北斗定位单元、北斗通信单元、用于供电的充电电池和设于壳体上的电源开关、按键、显示屏和落水开关；所述微处理器分别与北斗定位单元、北斗通信单元、GPS定位仪、电源开关、显示屏、按键和存储器电连接；落水开关包括两个设于壳体后表面上的间距大于4厘米的金属片，一个金属片接地，另一个金属片和微处理器电连接。

本发明的人员落水定位装置可手动开启及落水自动开启，开机后，将开启方式和开机时间进行记录。手动开启和自动开启方式的设置使本发明的人员落水定位装置不用一直处于开启状态，落水时装置会自动开启，从而减少了电池电量的消耗；并且确保落水者失去知觉时，人员落水定位装置也能正常工作，使落水人员在昏迷或不便于自主开启情况下仍能向救援中心求救，实现“自动呼救”，使搜救工作更全面，用户安全进一步得到保障。

人员落水定位装置中设有北斗定位单元与GPS定位仪，以北斗导航系统为主，GPS定位系统为辅进行定位，并按照一定时间间隔更新位置数据，实现位置地址的实时更新。

人员落水定位装置首先通过北斗卫星导航系统确定自身位置；若在1个时间间隔内未接收到北斗卫星信号，装置开启GPS定位仪，使用GPS导航系统进行定位。

人员落水定位装置定位后，通过北斗通信单元进行无线数据的远距离传输、双向通信：默认条件下，每隔1个时间间隔向搜救装置发射一次包含位置地址、编号ID、电池电量、开启方式类型、位置地址所对应的时间的告警数据信息。

并且通过显示屏，可与落水者进行通信沟通，让落水者可了解当前所处状况，有效安抚落水者，方便落水者展开自救；

采用北斗通信单元进行通信，保证搜救装置在远处也可接收到定位装置所发出的数据，有效延长使用有效距离，扩大覆盖面积；

告警数据信息包含位置地址、标号ID、当前位置地址所对应的时间、开启方式类型、当前电池电量等信息。

因此，本发明既解决GPS系统的安全隐患问题，又解决了北斗系统运行不稳定问题，还实现了双系统定位，具有良好的可靠性和稳定性。

作为优选，北斗定位单元包括定位天线、电容C1、电阻R1、声表面带通滤波器、北斗RNSS芯片、射频前端、存储芯片和温度补偿晶体振荡器；所述定位天线与电容C1一端连接，电容C1另一端与电阻R1一端连接，电阻R1另一端与声表面带通滤波器的输入端连接，声表面带通滤波器的输出端和存储芯片分别与北斗RNSS芯片的输入端连接，北斗RNSS芯片的输出端与微处理器连接；温度补偿晶体振荡器分别与射频前端和北斗RNSS芯片连接。

作为优选，所述北斗定位单元还包括电阻R2和低压差线性稳压器；低压差线性稳压器与电阻R2一端连接，电阻R2另一端与电容C1的与定位天线的连接端相连接。

作为优选，所述北斗通信单元包括通信天线、低噪声放大器、功率放大器、北斗RDSS芯片、IC卡和调制解调器；通信天线与低噪声放大器的输入端电连接，IC卡与调制解调器电连接；低噪声放大器的输出端与北斗RDSS芯片的输入端电连接，调制解调器的输入端与北斗RDSS芯片的数据输出端连接，调制解调器的输出端与北斗RDSS芯片的数据输入端连接，北斗RDSS芯片的输出端与功率放大器的输入端电连接，功率放大器的输出端与微处理器电连接。

作为优选，电池为锂蓄电池；显示屏为触摸屏；壳体上还设有LED指示灯，指示灯与微处理器电连接。

一种人员落水定位装置的定位方法，包括如下步骤：

(6-1)微处理器中设有所述人员落水定位装置的编号ID和时间间隔T，时间间隔序号为j，j的初始值为1；

设定所述人员落水定位装置的开启方式类型，包括自动开启方式和手动开启方式；

自动开启方式：人员落水定位装置落水后，水使两个金属片导通；微处理器检测到与金属片相连接的管脚上的低电平后，微处理器被唤醒，微处理器控制电池供电；

手动开启方式：人手动按壳体上的电源开关，使电池供电；

(6-2)通过手动方式或自动方式开启所述人员落水定位装置，微处理器将开启方式的类型及开机时间存储在存储器中；

(6-3)若北斗定位单元在定位装置开启后的第j个时间间隔内接收到4颗或4颗以上的北斗卫星的卫星导航信号后，北斗定位单元进行伪距测量和定位解算，得到定位装置的北斗位置地址和位置地址所对应的时间M；微处理器控制显示屏显示位置地址和时间M；

微处理器开始计时，当计时时间达到1个时间间隔T时，微处理器存储当前的电池电量值，并将北斗位置地址、编号ID、电池电量、开启方式类型、开机时间和时间M组合成告警数据信息，微处理器控制北斗通信单元向北斗搜救装置发送告警数据信息；

(6-4)若北斗通信单元在定位装置开启后的第j个时间间隔内接收到北斗搜救装置所发出的数据信息，北斗通信单元将数据信息解调、解密；

当解密后的数据信息中包含查询指令时，微处理器存储当前的电池电量值，并将北斗位置地址、编号ID、电池电量、开启方式类型、开机时间和时间M组合成告警数据信息，微处理器控制北斗通信单元向北斗搜救装置发送告警数据信息；

当解密后的数据信息中包含接收到文字短信息时，北斗通信单元将接收到的文字短信息解密，微处理器控制显示屏显示解密后的文字短消息；

(6-5)若在定位装置开启后的第j个时间间隔内，北斗定位单元未收到卫星导航信息并且北斗通信单元未收到数据信息；

则微处理控制GPS定位仪接收GPS卫星导航信息，微处理控制显示屏显示GPS定位仪输出的GPS位置信息和与该位置所对应的时间N；微处理器控制显示屏显示位置地址和时间N；

微处理器开始计时，当计时时间达到1个时间间隔T时，微处理器存储当前的电池电量值，并将GPS位置地址、编号ID、电池电量、开启方式类型、开机时间和时间M组合成告警数据信息，微处理器控制北斗通信单元向北斗搜救装置发送告警数据信息；

重复步骤(6-4)，其中，当解密后的数据信息中包含查询指令时，微处理器存储当前的电池电量值；

当微处理器中存储有北斗位置地址和GPS位置地址时，将北斗位置地址、编号ID、电池电量、开启方式类型、开机时间和时间M组合成告警数据信息，微处理器控制北斗通信单元向北斗搜救装置发送告警数据信息；

当微处理器中只存储有GPS位置地址时，将GPS位置地址、编号ID、电池电量、开启方式类型、开机时间和时间N组合成告警数据信息，微处理器控制北斗通信单元向北斗搜救装置发送告警数据信息；

(6-6)当开机后的时间超过j个时间间隔，使j值增加1，重复步骤(6-3)至(6-5)。

作为优选，步骤(6-4)中北斗通信单元接收到的数据信息还包括周期变更指令，周期变更指令中包含时间间隔数值T1，微处理器将T替换为T1。

缩短时间间隔可以使搜救人员更快速确定落水者位置；在情况不太严峻下可延长时间间隔，较长时间发送一次告警数据信息，减少电池耗电量，延长使用时间。

作为优选，当步骤(6-4)中，解密后的数据信息中还包含周期变更指令时，周期变更指令中包含时间间隔数值T1，微处理器将T 替换为T1。

作为优选，当步骤(6-4)中，解密后的数据信息中还包含状态询问信息时；北斗通信单元将状态询问信息解密，解密后的状态询问信息在显示屏上显示；若在北斗搜救装置发送数据信息2至5分钟内按键被按下，则北斗通信单元向北斗搜救装置发送确认信息。

搜救装置发送例如：“是否清醒”等状态询问信息至人员落水定位装置，落水者进行按键确认，北斗通信单元向北斗搜救装置发送确认信息；当一定时间内搜救装置没有收到确认信息，则可作出落水者情况严重的判断，从而为救援人员布置救援计划提供依据。

作为优选，T为2分钟至8分钟。

结合落水开关，在用户不便手动开启定位装置情况下(如落水者昏迷状态下或无法腾出双手情况下)，本发明的人员落水定位装置可以自动开启；

因此，本发明的人员落水定位装置应用于落水者救援上，可快速定位落水者、确认落水者当前状态、详细了解落水者信息，更方便救援部门制订救援计划，提高救援效率。

因此，本发明具有如下有益效果：(1)可快速定位落水者、确认落水者当前状态、详细了解落水者信息，方便救援部门制订救援计划，提高救援效率；(2)稳定性和可靠性好。

附图说明

图1是本发明的实施例的一种流程图；

图2是本发明的一种原理框图；

图3是本发明的北斗定位单元的一种原理框图；

图4是本发明的北斗通信单元的一种原理框图。

图中：GPS定位仪1、微处理器2、存储器3、北斗定位单元4、北斗通信单元5、显示屏6、金属片7、定位天线8、声表面带通滤波器9、北斗RNSS芯片10、射频前端11、存储芯片12、温度补偿晶体振荡器13、低压差线性稳压器14、通信天线15、低噪声放大器16、功率放大器17、北斗RDSS芯片18、IC卡19、调制解调器20、壳体21、电源开关22、按键23、落水开关24。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例1

如图2所示的实施例是一种人员落水定位装置，包括由不导电材料制成的壳体21、设于壳体内的GPS定位仪1、微处理器2、存储器3、北斗定位单元4、北斗通信单元5、用于供电的充电电池和设于壳体上的电源开关22、按键23、显示屏6和落水开关24；微处理器分别与北斗定位单元、北斗通信单元、GPS定位仪、电源开关、显示屏、按键和存储器电连接；落水开关包括两个设于壳体后表面上的间距为5厘米的金属片7，一个金属片接地，另一个金属片通过穿过壳体的导线与微处理器电连接。金属片为矩形铜片，金属片内侧面与壳体通过防水胶水黏接。

如图3所示，北斗定位单元包括定位天线8、电容C1、电阻R1、声表面带通滤波器9、北斗RNSS芯片10、射频前端11、存储芯片12和温度补偿晶体振荡器13；定位天线与电容C1一端连接，电容C1另一端与电阻R1一端连接，电阻R1另一端与声表面带通滤波器的输入端连接，声表面带通滤波器的输出端和存储芯片分别与北斗RNSS芯片的输入端连接，北斗RNSS芯片的输出端与微处理器连接；温度补偿晶体振荡器分别与射频前端和北斗RNSS芯片连接。

北斗定位单元还包括电阻R2和低压差线性稳压器14；低压差线性稳压器与电阻R2一端连接，电阻R2另一端与电容C1的与定位天线的连接端相连接。

如图4所示，北斗通信单元包括通信天线15、低噪声放大器16、功率放大器17、北斗RDSS芯片18、IC卡19和调制解调器20；通信天线与低噪声放大器的输入端电连接，IC卡与调制解调器电连接；低噪声放大器的输出端与北斗RDSS芯片的输入端电连接，调制解调器的输入端与北斗RDSS芯片的数据输出端连接，调制解调器的输出端与北斗RDSS芯片的数据输入端连接，北斗RDSS芯片的输出端与功率放大器的输入端电连接，功率放大器的输出端与微处理器电连接。

电池为锂蓄电池；显示屏为触摸屏；壳体上还设有LED指示灯，指示灯与微处理器电连接。

如图1所示的一种人员落水定位装置的定位方法，包括如下步骤：

微处理器中设有人员落水定位装置的编号ID，设定时间间隔为T=4分钟；设定时间间隔序号为i，i的初始值为1；

设定人员落水定位装置的开启方式类型，包括自动开启方式和手动开启方式；

手动开启方式：人手动按壳体上的电源开关，使电池供电；

步骤100，身上固定有定位装置的人员落水后，自动方式开启定位装置，微处理器将自动开启方式和开机时间存储在存储器中；

步骤200，若北斗定位单元在定位装置开启后的第j个时间间隔内接收到4颗或4颗以上的北斗卫星的卫星导航信号后，北斗定位单元进行伪距测量和定位解算，得到定位装置的北斗位置地址和位置地址所对应的时间M；微处理器控制显示屏显示位置地址和时间M；

用户预先对北斗定位单元进行配置，指定输出数据格式、数据接口波特率设置、数据输出更新率；

北斗2代定位单元多次接收到北斗卫星所发出的卫星导航信号后，根据卫星导航信号中的数据信息，进行运算，得到依据NMEA.0183标准输出的北斗位置地址和位置地址所对应的时间M。

NMEA.0183是一套定义接收机输出的标准信息，有多种独立相关的ASCII格式，逗点隔开数据流，数据流长度从30-100字符，通常以每秒间隔选择输出，最常用的格式为“GGA”，“GGA”包含了定位时间，纬度，经度，高度，定位所用的卫星数，DOP值，差分状态和校正时段，还有速度，跟踪，日期等。

NMEA是GPS接收机最通用的数据输出格式，同时也被用于与GPS接收机接口的大多数的软件包里。

NMEA-0183协议常用的、兼容性最广的语句有$--GGA、$--GSA、$--GSV、$--RMC、$--VTG、$--GLL。

例如，BD2B1模式的输出语句：

SBDGSA，A，3，06，09，，，，，，，，，，，3.3，2.2，2.5，2.5*2E

SBDGSV，2，1，8，01，48，129，，03，46，233，，04，31，109，，06，59，348，35*5A

SBDGSV，2，2，8，07，13，165，，08，55，173，，09，54，296，36，10，04，186，*50)

微处理器开始计时，当计时时间达到1个时间间隔时，微处理器存储当前的电池电量值，并将北斗位置地址、编号ID、电池电量、开启方式类型、开机时间和时间M组合成告警数据信息，微处理器控制北斗通信单元向北斗搜救装置发送告警数据信息；

步骤300，若北斗通信单元在定位装置开启后的第j个时间间隔内接收到北斗搜救装置所发出的数据信息，北斗通信单元将数据信息解调、解密；

步骤400，若在定位装置开启后的第j个时间间隔内，北斗定位单元未收到卫星导航信息并且北斗通信单元未收到数据信息；

重复步骤300，其中，当解密后的数据信息中包含查询指令时，微处理器存储当前的电池电量值；

步骤500，当开机后的时间超过j个时间间隔，使j值增加1，重复步骤200至300。

实施例2

实施例2中解密后的数据信息中还包含周期变更指令时，周期变更指令中包含时间间隔数值T1，微处理器将T替换为T1。

解密后的数据信息中还包含状态询问信息时；北斗通信单元将状态询问信息解密，解密后的状态询问信息在显示屏上显示；若在北斗搜救装置发送数据信息4分钟内按键被按下，则北斗通信单元向北斗搜救装置发送确认信息。

若在北斗搜救装置发出状态询问信息4分钟过后，还未收到确认信息，则搜救人员做出落水者情况紧急的判断。

实施例2中的其它结构和步骤部分与实施例1中相同。

应理解，本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims

1.一种人员落水定位装置的定位方法，所述人员落水定位装置包括由不导电材料制成的壳体（21）、设于壳体内的GPS定位仪（1）、微处理器（2）、存储器（3）、北斗定位单元（4）、北斗通信单元（5）、用于供电的充电电池和设于壳体上的电源开关（22）、按键（23）、显示屏（6）和落水开关（24）；所述微处理器分别与北斗定位单元、北斗通信单元、GPS定位仪、电源开关、显示屏、按键和存储器电连接；落水开关包括两个设于壳体后表面上的间距大于4厘米的金属片（7），一个金属片接地，另一个金属片和微处理器电连接；其特征是，包括如下步骤：

（1-1）微处理器中设有所述人员落水定位装置的编号ID和时间间隔T,时间间隔序号为j，j的初始值为1；

手动开启方式：人手动按壳体上的电源开关，使电池供电；

（1-2）通过手动方式或自动方式开启所述人员落水定位装置，微处理器将开启方式的类型及开机时间存储在存储器中；

（1-3）若北斗定位单元在定位装置开启后的第j个时间间隔内接收到4颗或4颗以上的北斗卫星的卫星导航信号后，北斗定位单元进行伪距测量和定位解算，得到定位装置的北斗位置地址和位置地址所对应的时间M；微处理器控制显示屏显示位置地址和时间M；

微处理器开始计时，当计时时间达到1个时间间隔T时，微处理器存储当前的电池电量，并将北斗位置地址、编号ID、电池电量、开启方式类型、开机时间和时间M组合成告警数据信息，微处理器控制北斗通信单元向北斗搜救装置发送告警数据信息；

（1-4）若北斗通信单元在定位装置开启后的第j个时间间隔内接收到北斗搜救装置所发出的数据信息，北斗通信单元将数据信息解调、解密；

当解密后的数据信息中包含查询指令时，微处理器存储当前的电池电量，并将北斗位置地址、编号ID、电池电量、开启方式类型、开机时间和时间M组合成告警数据信息，微处理器控制北斗通信单元向北斗搜救装置发送告警数据信息；

（1-5）若在定位装置开启后的第j个时间间隔内，北斗定位单元未收到卫星导航信息并且北斗通信单元未收到数据信息；

重复步骤（1-4），其中，当解密后的数据信息中包含查询指令时，微处理器存储当前的电池电量值；

（1-6）当开机后的时间超过j个时间间隔，使j值增加1，重复步骤（1-3）至（1-5）。

2.根据权利要求1所述的一种人员落水定位装置的定位方法，其特征是，当步骤（1-4）中，解密后的数据信息中还包含周期变更指令时，周期变更指令中包含时间间隔数值T1，微处理器将T替换为T1。

3.根据权利要求1所述的一种人员落水定位装置的定位方法，其特征是，当步骤（1-4）中，解密后的数据信息中还包含状态询问信息时；北斗通信单元将状态询问信息解密，解密后的状态询问信息在显示屏上显示；若在北斗搜救装置发送数据信息2至5分钟内按键被按下，则北斗通信单元向北斗搜救装置发送确认信息。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种人员落水定位装置的定位方法，其特征是，T为2分钟至8分钟。